KR101916119B1 - Polishing pad for chemical mechanical polishing - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, CMP 공정에서 연마 대상인 웨이퍼와 접하는 상부 패드; 및 상기 상부 패드의 하부에 위치하는 하부 패드를 포함하며, 상기 하부 패드의 경도는 75 내지 120 shore A인 것을 특징으로 하는 CMP용 연마패드가 제공된다.According to the present invention, an upper pad contacting a wafer to be polished in a CMP process; And a lower pad located at a lower portion of the upper pad, wherein the lower pad has a hardness of 75 to 120 shore A. The present invention also provides a polishing pad for CMP.

Description

화학적 기계 연마용 연마패드 {POLISHING PAD FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polishing pad for chemical mechanical polishing,

본 발명은 화학적 기계 연마(CMP; Chmecal Mechanical Polishing)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학적 기계 연마에 사용되는 연마패드에 관한 것이다.The present invention relates to chemical mechanical polishing (CMP), and more particularly, to a polishing pad used for chemical mechanical polishing.

반도체는 실리콘과 같은 반도체 기판 위에 트랜지스터나 캐패시터와 같은 전자소자를 고밀도로 집적한 소자로 증착기술, 포토리소그라피기술 및 에칭기술 등을 이용하여 제조된다. 이와 같이 증착, 포토리소그라피, 에칭 공정이 반복되면 기판에는 특정한 모양의 패턴이 형성되는데, 이러한 패턴의 형성이 층을 이루며 반복되면 상부에는 단차가 점차 심해지게 된다. 상부에 단차가 심해지면 이후의 포토리소그라피 공정에서 포토마스크 패턴의 초점이 흐려져 결과적으로 고정세의 패턴 형성이 어려워진다.Semiconductors are manufactured by deposition technology, photolithography technology, etching technology, etc., on a semiconductor substrate such as silicon with high density integration of electronic devices such as transistors and capacitors. When the deposition, the photolithography, and the etching process are repeated, a pattern of a specific shape is formed on the substrate. When the pattern is repeatedly formed as a layer, the step is gradually increased in the upper part. If the step is increased on the upper part, the focus of the photomask pattern is blurred in the subsequent photolithography step, resulting in difficulty in pattern formation of the fixed pattern.

기판 위의 단차를 줄여 포토리소그라피의 해상도를 증가시킬 수 있는 기술 중 하나가 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정이다. CMP 공정은 단차가 형성된 기판을 화학적 기계적으로 연마하여 기판의 상부를 평탄화하는 기술이다.  One of the techniques that can reduce the step on the substrate to increase the resolution of the photolithography is the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. The CMP process is a technique for flattening the top of the substrate by chemically and mechanically polishing the substrate having the stepped portion formed thereon.

도 1은 CMP 공정을 도식적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, CMP 공정은 회전하는 CMP 연마패드(102)에 웨이퍼(103)가 접촉한 상태로 회전하며 웨이퍼(103)의 상부에 형성된 층이 폴리싱됨으로써 진행된다. CMP 연마패드(102)는 회전하는 평판테이블(101) 위에 결합되고, 웨이퍼(103)는 캐리어(104)에 의하여 CMP 연마패드(102)에 접촉한 상태로 회전한다. 이때, CMP 연마패드(102)의 상부에는 슬러리 공급노즐(105)로부터 슬러리(106)가 공급된다.Figure 1 schematically illustrates a CMP process. Referring to FIG. 1, the CMP process is performed by polishing the layer formed on the upper portion of the wafer 103 while rotating the wafer 103 in contact with the rotating CMP polishing pad 102. The CMP polishing pad 102 is coupled onto the rotating flat table 101 and the wafer 103 is rotated by the carrier 104 in contact with the CMP polishing pad 102. At this time, the slurry 106 is supplied to the upper portion of the CMP polishing pad 102 from the slurry supply nozzle 105.

CMP 연마패드는 웨이퍼의 표면을 연마하는데 사용되는 소모품으로 없어서는 안 될 중요한 부품이다. 도 2에는 일반적으로 사용되는 종래의 CMP 연마패드가 사시도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 일반적인 종래의 CMP 연마패드(10)는 경도가 서로 다른 상부 패드(11)와 하부 패드(12)를 포함하는 2층 구조로 구성되어 있다. 상부 패드(11)는 CMP 공정시 웨이퍼와 접하는 층으로서 상대적으로 경질의 경도를 가지며, 하부 패드(12)는 상대적으로 연질의 경도를 갖는다. 이와 같은 구조는 변형량이 상대적으로 적은 경질의 상부 패드(11)를 통해서는 패턴에 의한 요철 형상에 대한 선택비를 높이고, 변형량이 상대적으로 큰 연질의 하부 패드(12)를 통해서는 전체적인 균일성을 보정하기 위한 것이다. 하지만, 이와 같이 상대적으로 연질인 하부 패드를 사용하는 경우 웨이퍼 표면의 단일 셀 내에서의 평탄도(flatness)를 향상시키는데 한계가 있어서 개선이 요구된다.The CMP polishing pad is an important part of the consumable used to polish the surface of the wafer. 2 shows a conventional CMP polishing pad which is generally used as a perspective view. Referring to FIG. 2, a conventional conventional CMP polishing pad 10 has a two-layer structure including an upper pad 11 and a lower pad 12 having different hardnesses. The upper pad 11 has a relatively hard hardness as a layer in contact with the wafer during the CMP process, and the lower pad 12 has a relatively soft hardness. This structure increases the selectivity of the irregularities by the pattern through the hard upper pad 11 having a relatively small amount of deformation and increases the overall uniformity through the soft lower pad 12 having a relatively large deformation amount . However, when such a relatively soft lower pad is used, there is a limit to improve the flatness of the wafer surface in a single cell, and improvement is required.

본 발명의 목적은 CMP 공정에서 웨이퍼 내 단일 셀에서의 평탄도를 개선할 수 있는 CMP용 연마패드를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a polishing pad for CMP capable of improving flatness in a single cell in a wafer in a CMP process.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention,

CMP 공정에서 연마 대상인 웨이퍼와 접하는 상부 패드; 및 상기 상부 패드의 하부에 위치하는 하부 패드를 포함하며, 상기 하부 패드의 경도는 75 내지 120 shore A인 것을 특징으로 하는 CMP용 연마패드가 제공된다.An upper pad in contact with a wafer to be polished in a CMP process; And a lower pad located at a lower portion of the upper pad, wherein the lower pad has a hardness of 75 to 120 shore A. The present invention also provides a polishing pad for CMP.

상기 하부 패드의 밀도는 0.850 내지 1.105일 수 있다.The density of the lower pad may be 0.850 to 1.105.

상기 하부 패드의 탄성계수는 15 내지 40 MPa일 수 있다.The elastic modulus of the lower pad may be 15 to 40 MPa.

상기 하부 패드의 인장 강도는 12 내지 45 MPa일 수 있다.The tensile strength of the lower pad may be between 12 and 45 MPa.

상기 하부 패드의 연신율은 200 내지 400%일 수 있다.The elongation percentage of the lower pad may be 200 to 400%.

상기 하부 패드의 절단 강도는 85 내지 150 N/mm일 수 있다.The cut strength of the lower pad may be 85 to 150 N / mm.

상기 하부 패드의 압축률은 0.5 내지 7.5%일 수 있다.The compression ratio of the lower pad may be 0.5 to 7.5%.

상기 상부 패드의 경도는 68 내지 80 shore D일 수 있다.The hardness of the top pad may be between 68 and 80 shore D.

상기 상부 패드는 비다공성일 수 있다.The top pad may be non-porous.

본 발명에 의하면 앞서서 기재된 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 상부 패드와 하부 패드를 구비하는 CMP용 연마패드에서 하부 패드의 경도가 종래보다 높은 것이 사용되어 CMP 공정시 웨이퍼의 단일 셀 내에서의 평탄도가 현저하게 개선된다.According to the present invention, all the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, in the CMP polishing pad having the upper pad and the lower pad, the hardness of the lower pad is higher than the conventional one, and the flatness of the wafer in a single cell during the CMP process is remarkably improved.

도 1은 일반적인 CMP 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 2층 구조를 갖는 CMP 연마패드를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 CMP 연마패드와 비교예로서의 상용 패드의 평가결과를 보여주는 그래프이다.1 is a view for explaining a general CMP process.
2 is a side view showing a CMP polishing pad having a two-layer structure.
3 is a graph showing the evaluation results of the CMP polishing pad according to the present invention and the commercial pad as a comparative example.

본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.The configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 CMP용 연마패드는 도 2에 도시된 바와 같은 2층 구조로서, CMP 공정시 반도체 웨이퍼와 접하는 상부 패드와, 상부 패드의 하부에 위치하는 하부 패드를 구비한다. 상부 패드와 하부 패드는 폴리카보네이트, 폴리올레핀 등 통상적인 사용되는 재질로 이루어질 수 있다.The polishing pad for CMP according to an embodiment of the present invention has a two-layer structure as shown in FIG. 2, and includes a top pad in contact with a semiconductor wafer in a CMP process and a bottom pad located under the top pad. The upper pad and the lower pad may be made of a commonly used material such as polycarbonate, polyolefin, and the like.

본 발명에서 상부 패드는 68 내지 80 Shore D의 경도(hardness), 1.135 내지 1.1200의 밀도(density), 120 내지 200 MPa의 탄성계수, 30 내지 80 MPa의 인장 강도(tensile strength) 및 150 내지 400%의 연신율(elongation)을 갖는다. 본 실시예에서 사용되는 상부 패드는 비다공성(Non Pore)인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the upper pad has a hardness of 68 to 80 Shore D, a density of 1.135 to 1.1200, an elastic modulus of 120 to 200 MPa, a tensile strength of 30 to 80 MPa and a Young's modulus of 150 to 400% Of elongation. The upper pad used in this embodiment is described as being non-porous, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은 하부 패드가 종래의 하부 패드보다 높은 경도를 갖는 것이 사용되어 CMP 공정시 웨이퍼의 단일 셀 내에서의 평탄도를 현저하게 개선한 것이 특징이다. 본 발명에서 하부 패드는 75 내지 120 Shore A의 경도, 0.850 내지 1.105의 밀도, 15 내지 40 MPa의 탄성계수, 12 내지 45 MPa의 인장 강도, 200 내지 400%의 연신율, 85 내지 150 N/mm의 절단 강도(tear strength) 및 0.5 내지 7.5%의 압축률(compressibility)을 갖는다. The present invention is characterized in that the lower pad has a hardness higher than that of the conventional lower pad, thereby significantly improving the flatness of the wafer in a single cell during the CMP process. In the present invention, the lower pad preferably has a hardness of 75 to 120 Shore A, a density of 0.850 to 1.105, an elastic modulus of 15 to 40 MPa, a tensile strength of 12 to 45 MPa, an elongation of 200 to 400% A tear strength and a compressibility of 0.5 to 7.5%.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CMP 연마패드와 비교예 1, 2 평가결과를 보여주는 그래프이다. 도 3은 CMP 공정에 따른 해당 연마패드에 의한 단차 제거 결과를 나타낸다.3 is a graph showing the evaluation results of the CMP polishing pad and Comparative Examples 1 and 2 according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 shows a step removal result by the polishing pad according to the CMP process.

도 3에서 실시예와 비교예 1, 2의 물성치는 아래 표 1과 같다.3, the physical properties of the example and comparative examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.

하부패드Bottom pad 경도(hardness)
(Shore A)Hardness
(Shorea) 밀도density 탄성계수
(Mpa)Modulus of elasticity
(Mpa) 인장강도
(Mpa)The tensile strength
(Mpa) 연신율(%)Elongation (%) 절단강도
(N/mm)Cutting strength
(N / mm) 압축률
(%)Compressibility
(%) 실시예Example 90.290.2 0.9510.951 23.323.3 23.723.7 258.6258.6 106.6106.6 0.660.66 비교예 1Comparative Example 1 73.073.0 0.4900.490 2.12.1 2.72.7 85.585.5 10.310.3 11.5611.56 비교예 2Comparative Example 2 123123 1.211.21 N/AN / A 4646 405405 165165 N/AN / A

도 3으로부터 본 발명에 따른 경도 범위(75 내지 120 Shore A)를 갖는 하부 패드를 사용하는 경우에 높은 평탄도를 얻을 수 있다는 것이 확인된다. 상부 패드의 경우 모두 비다공성으로서 동일한 물성(72 Shore D의 경도, 1.186의 밀도, 162 MPa의 탄성계수, 56.9 MPa의 인장 강도 및 241.2%의 연신율)을 갖는다.From FIG. 3, it is confirmed that a high flatness can be obtained in the case of using the lower pad having the hardness range (75 to 120 Shore A) according to the present invention. All of the upper pads have the same physical properties (hardness of 72 Shore D, density of 1.186, modulus of elasticity of 162 MPa, tensile strength of 56.9 MPa and elongation of 241.2%) as nonporous.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (9)

CMP 공정에서 연마 대상인 웨이퍼와 접하는 상부 패드; 및
상기 상부 패드의 하부에 위치하는 하부 패드를 포함하며,
상기 하부패드의 경도는 상기 상부패드보다 높으며,
상기 하부 패드는 75 내지 120 Shore A의 경도, 0.850 내지 1.105의 밀도, 15 내지 40 MPa의 탄성계수, 12 내지 45 MPa의 인장 강도, 200 내지 400%의 연신율, 85 내지 150 N/mm의 절단 강도(tear strength) 및 0.5 내지 7.5%의 압축률(compressibility)을 가지며,
상기 상부 패드는 68 내지 80 Shore D의 경도(hardness), 1.135 내지 1.1200의 밀도(density), 120 내지 200 MPa의 탄성계수, 30 내지 80MPa의 인장 강도(tensile strength) 및 150 내지 400%의 연신율(elongation)을 가지는 것을 특징으로 하는 CMP용 연마패드.An upper pad in contact with a wafer to be polished in a CMP process; And
And a lower pad positioned below the upper pad,
The hardness of the lower pad is higher than the upper pad,
Wherein the lower pad has a hardness of 75 to 120 Shore A, a density of 0.850 to 1.105, an elastic modulus of 15 to 40 MPa, a tensile strength of 12 to 45 MPa, an elongation of 200 to 400%, a cut strength of 85 to 150 N / mm a tear strength and a compressibility of 0.5 to 7.5%
Wherein the top pad has a hardness of 68 to 80 Shore D, a density of 1.135 to 1.1200, an elastic modulus of 120 to 200 MPa, a tensile strength of 30 to 80 MPa and an elongation of 150 to 400% elongation of the polishing pad. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 상부 패드는 비다공성인 것을 특징으로 하는 CMP용 연마패드.The method according to claim 1,
Wherein the upper pad is non-porous.
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E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)